CN211690384U - 一种膨胀土边坡支护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种膨胀土边坡支护结构，包括若干个分级边坡，在每个分级边坡的坡顶处设有边坡平台，在每个分级边坡的坡脚处均设有肋板墙和裙墙，所述肋板墙有若干个，沿分级边坡纵向间隔布置，所述裙墙设于肋板墙前侧，沿分级边坡纵向延伸，并且所述裙墙与所述肋板墙前侧形成刚性连接，所述肋板墙后侧设有变形协调层，所述肋板墙下侧设有挤密层，所述挤密层横向铺设至裙墙和变形协调层下方。该支护结构功能更全，安全性更高，同时也更为经济，对膨胀土边坡具有更好的防护效果，大大降低了滑坡风险。

Description

一种膨胀土边坡支护结构

技术领域

本实用新型涉及边坡工程领域，具体涉及一种膨胀土边坡支护结构。

背景技术

我国分布着大量的膨胀土地区，膨胀土的存在增大了修建高速公路和铁路的难度，同时也造成了很大的危害，尤其是膨胀土边坡出现的失稳滑坡问题更是屡见不鲜。针对膨胀土边坡出现的失稳问题，经过多年的研究和实践，对膨胀土边坡的处治技术也日益成熟。

膨胀土边坡处治技术逐渐由类似于其他普通边坡的处治方法，逐渐发展为专门针对膨胀土工程特性而设计的处治方法。最显著的就是从刚性防护到柔性防护，从单一防护措施到综合防护措施的变化。目前，最为常用的膨胀土边坡防护方法有刚性挡土墙、柔性挡土墙(如加筋土挡土墙，土钉墙等)、抗滑桩以及支撑渗沟等。

刚性挡土墙是用片石或混凝土修筑而成的重力式挡土结构，其刚度太大、允许变形量太小，由于膨胀土遇水膨胀以及卸荷作用会产生很大的变形量，而变形被刚性挡土墙约束住，就会产生很大的膨胀力，足以破坏挡土墙结构；并且膨胀土失水收缩后，体积会缩小，刚性挡土墙不能适应膨胀土的收缩，导致墙体与边坡之间会产生较大脱空，使得刚性挡土墙失稳。

柔性挡土墙相比较刚性挡土墙来说可以承受一定的变形量，对墙后填土的变形适应能力强。但柔性挡土墙仅适合于有一定自稳能力的松散边坡或已完成开挖卸载变形的边坡，对边坡提前开挖，实则增大了工程量，且这种先破坏后防护的方法不适用于边坡的预加固。

抗滑桩穿过滑坡体深入于滑床的桩柱，用以支挡滑体的滑动力，起稳定边坡的作用。但抗滑桩造价高，桩孔需开挖很深，若采用打桩的方式话，震动可能会造成滑坡，且长期使用后抗滑能力会出现下降，排水防渗能力差，易出现抗滑桩倾覆或抗滑桩顶的水平位移过大的问题。

支撑渗沟是沿着边坡滑动方向由滑动体的底脚硬层开始向上伸展的一条又長又深的渗沟，起到支撑边坡以及排水的作用。它的缺点是工程艰巨,施工复杂，开挖量大，且存在抗滑稳定性较弱，易发生滑坍的问题。

实用新型内容

本实用新型目的在于：针对在进行膨胀土边坡防护时，目前最为常用的四种边坡防护结构各自存在一定局限性的问题，提供一种膨胀土边坡支护结构，该支护结构功能更全，安全性更高，同时也更为经济，对膨胀土边坡具有更好的防护效果，大大降低了滑坡风险。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种膨胀土边坡支护结构，包括若干个分级边坡，在每个分级边坡的坡顶处设有边坡平台，在每个分级边坡的坡脚处均设有肋板墙和裙墙，所述肋板墙有若干个，沿分级边坡纵向间隔布置，所述裙墙设于肋板墙前侧，沿分级边坡纵向延伸，并且所述裙墙与所述肋板墙前侧形成刚性连接，所述肋板墙后侧设有变形协调层，所述肋板墙下侧设有挤密层，所述挤密层横向铺设至裙墙和变形协调层下方。

本实用新型通过设置若干个分级边坡及边坡平台，可以将每级边坡潜在滑动面分割开，避免出现大规模滑坡；通过在各分级边坡的坡脚处设置肋板墙和裙墙，该肋板墙作为一个个单独结构，可以将边坡分隔为小块，将其整体膨胀势加以削弱，其墙体嵌进膨胀边坡土体一定深度，破坏岩体的结构面，使裂缝无法贯通形成大滑体，将块体下滑力分散，具有分隔支挡边坡的作用，而裙墙与肋板墙相连，对分级边坡的坡脚有良好的加固作用，并发挥肋板墙的整体承载能力；通过在肋板墙后侧设置变形协调层以及在肋板墙下侧设置挤密层，该变形协调层可以应对墙后土体产生的卸荷变形，起到一定的变形协调，减小土压力的作用，同时可以收集土体内部水分，将水分排至挤密层，而挤密层可以加大墙底与土体的摩擦系数，提高支护结构的抗滑稳定性，同时将土体内部水排出；该支护结构功能更全，安全性更高，同时也更为经济，对膨胀土边坡具有更好的防护效果，大大降低了滑坡风险。

作为本实用新型的优选方案，所述肋板墙上设有倾斜的墙面，且墙面与分级边坡的坡面重合。通过在肋板墙上设置与分级边坡坡面重合的倾斜墙面，使得肋板墙墙面与边坡坡面融为一体，坡面更加美观，且有利于降低成本，同时可以增加肋板墙抗倾覆性稳定性。

作为本实用新型的优选方案，所述肋板墙厚度为1～1.5m，顶面宽度≥0.8m，底面宽度≥1m。

作为本实用新型的优选方案，所述肋板墙顶面至边坡平台的高度不大于分级边坡高度的1/2，肋板墙底面埋深≥1.2m。

作为本实用新型的优选方案，同一分级边坡上的相邻肋板墙中心间距为6～8m。

作为本实用新型的优选方案，相邻分级边坡的肋板墙错位布置，可以对上级边坡肋板墙之间的土体形成支挡，使得土体下滑力减弱。

作为本实用新型的优选方案，所有的分级边坡坡度相同，可以使得各分级边坡膨胀势均匀，同时方便整体支护结构的施工。

作为本实用新型的优选方案，所述分级边坡坡度为1:0.75～1:1.5，且每个分级边坡高度不大于4m。采用上述分级边坡坡度及高度，可避免分级边坡太陡，有利于提高分级边坡坡面稳定性。

作为本实用新型的优选方案，所述分级边坡的坡面喷射有水泥土。在边坡表面喷射水泥土，可有效防止雨水下渗，起到良好的防渗保湿作用。

作为本实用新型的优选方案，所述裙墙深度大于当地大气影响急剧层深度，可阻止边坡滑动面的传递，起到防剪切破坏的作用。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过设置若干个分级边坡及边坡平台，可以将每级边坡潜在滑动面分割开，避免出现大规模滑坡；通过在各分级边坡的坡脚处设置肋板墙和裙墙，该肋板墙作为一个个单独结构，可以将边坡分隔为小块，将其整体膨胀势加以削弱，其墙体嵌进膨胀边坡土体一定深度，破坏岩体的结构面，使裂缝无法贯通形成大滑体，将块体下滑力分散，具有分隔支挡边坡的作用，而裙墙与肋板墙相连，对分级边坡的坡脚有良好的加固作用，并发挥肋板墙的整体承载能力；通过在肋板墙后侧设置变形协调层以及在肋板墙下侧设置挤密层，该变形协调层可以应对墙后土体产生的卸荷变形，起到一定的变形协调，减小土压力的作用，同时可以收集土体内部水分，将水分排至挤密层，而挤密层可以加大墙底与土体的摩擦系数，提高支护结构的抗滑稳定性，同时将土体内部水排出；该支护结构功能更全，安全性更高，同时也更为经济，对膨胀土边坡具有更好的防护效果，大大降低了滑坡风险。

附图说明

图1为本实用新型中的膨胀土边坡支护结构横断面图。

图2为本实用新型中的膨胀土边坡支护结构立面图。

图中标记：1-肋板墙，2-裙墙，3-片石挤密层，4-碎石变形协调层，5-边沟，6-水泥土，7-边坡平台，8-截水沟。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

本实施例提供一种膨胀土边坡支护结构；

如图1和图2所示，本实施例中的膨胀土边坡支护结构，包括若干个分级边坡，在每个分级边坡的坡顶处设有边坡平台7，在每个分级边坡的坡脚处均设有肋板墙1和裙墙2，所述肋板墙1有若干个，沿分级边坡纵向间隔布置，所述裙墙2设于肋板墙1前侧，沿分级边坡纵向延伸，并且所述裙墙2与所述肋板墙1前侧形成刚性连接，所述肋板墙1后侧设有碎石变形协调层4，所述肋板墙1下侧设有片石挤密层3，所述片石挤密层3横向铺设至裙墙2和碎石变形协调层4下方；在边坡底部设有边沟5，用于坡脚排水，边坡顶部设有截水沟8，用于拦截坡顶雨水，避免坡顶雨水流向坡面。

本实用新型通过设置若干个分级边坡及边坡平台，可以将每级边坡潜在滑动面分割开，避免出现大规模滑坡；通过在各分级边坡的坡脚处设置肋板墙和裙墙，该肋板墙作为一个个单独结构，可以将边坡分隔为小块，将其整体膨胀势加以削弱，其墙体嵌进膨胀边坡土体一定深度，破坏岩体的结构面，使裂缝无法贯通形成大滑体，将块体下滑力分散，具有分隔支挡边坡的作用，而裙墙与肋板墙相连，对分级边坡的坡脚有良好的加固作用，并发挥肋板墙的整体承载能力；通过在肋板墙后侧设置碎石变形协调层以及在肋板墙下侧设置片石挤密层，该碎石变形协调层可以应对墙后土体产生的卸荷变形，起到一定的变形协调，减小土压力的作用，同时可以收集土体内部水分，将水分排至片石挤密层，而片石挤密层可以加大墙底与土体的摩擦系数，提高支护结构的抗滑稳定性，同时将土体内部水排出；该支护结构功能更全，安全性更高，同时也更为经济，对膨胀土边坡具有更好的防护效果，大大降低了滑坡风险。

本实施例中，所述肋板墙1上设有倾斜的墙面，且墙面与分级边坡的坡面重合。通过在肋板墙上设置与分级边坡坡面重合的倾斜墙面，使得肋板墙墙面与边坡坡面融为一体，坡面更加美观，且有利于降低成本，同时可以增加肋板墙抗倾覆性稳定性。

本实施例中，所述肋板墙1采用C25素混凝土浇筑，肋板墙厚度为1.5m，顶面宽度1m，肋板墙背后采用直立式，提高承受的土压力，墙面坡度与边坡坡度相同，底面水平段展宽长度4m。同一分级边坡上的相邻肋板墙中心间距为6m，肋板墙顶面至边坡平台的高度4m，肋板墙底面埋深2m，埋置深度需考虑抗滑、抗倾覆稳定性和当地大气影响急剧层深度。

本实施例中，所述裙墙2为采用C25素混凝土浇筑的地下连续墙，裙墙厚度1m，裙墙深度2m，而裙墙与肋板墙之间采用直径为25mm的螺纹钢筋连接；并且裙墙深度大于当地大气影响急剧层深度，可阻止边坡滑动面的传递，起到防剪切破坏的作用。所述碎石变形协调层4的厚度为50cm，该碎石变形协调层填设在肋板墙背后；所述片石挤密层3的厚度为50cm，该片石挤密层填设在肋板墙、裙墙以及碎石变形协调层的下方。

本实施例中，相邻分级边坡的肋板墙错位布置，可以对上级边坡肋板墙之间的土体形成支挡，使得土体下滑力减弱。所有的分级边坡坡度相同，可以使得各分级边坡膨胀势均匀，同时方便整体支护结构的施工。

本实施例中，所述分级边坡坡度为1:1.5，且每个分级边坡高度4m。采用上述分级边坡坡度及高度，可避免分级边坡太陡，有利于提高分级边坡坡面稳定性。并且在分级边坡的坡面喷射有水泥土6，可有效防止雨水下渗，起到良好的防渗保湿作用。

本实施例中，按膨胀土边坡逐级开挖、逐级施工的方法实施，分级开挖高度小于4m，开挖暴露时间应≤28d，肋板墙基槽底面潮湿软弱时，应挖通基槽，将水分排出，并向基底挤入片石进行抗滑处理，在合理的时间内完成肋板墙，可及时控制卸载变形，发挥肋板墙的作用。裙墙是分级边坡的固脚墙，在边坡平台封闭后方可进行裙墙施工，开挖裙墙基槽时，不得破坏边坡平台及外侧土体，应先完成上一级边坡平台的裙墙后，再开挖下一级边坡。开挖下一级边坡平台时，开挖线与坡脚裙墙外侧的距离应≥1.5m，开挖不得损坏边坡平台。

在施工肋板墙同时，要做好边坡的防渗保湿措施以及边坡平台的封闭，可使用水泥土作为防渗保湿措施，水泥土6为膨胀土加一定量的水泥混合制成，水泥对膨胀土起到了改性作用，喷射在边坡表面，可有效防止雨水下渗，起到良好的防渗保湿作用。喷射水泥土6的厚度为10cm，在水泥土表面植草。边坡平台基本处于大气影响区的范围，其稳定性较差。平台汇水更容易入渗，渗入深度较大，会扩大影响范围。应及时采用素混凝土进行边坡平台封闭，厚度和压实度要达到一定程度，可以有效的防渗，平台宽度大于大气影响深度，可以将每级边坡潜在滑动面分割开，不至于出现大规模滑坡。边坡平台7的厚度为20cm，宽度为3m，斜度为2°，避免平台积水。

本实施例中的膨胀土边坡支护结构不同部位各自承担一部分稳定任务，如肋板墙主要承担抗倾覆稳定性以及抗滑移稳定性；裙墙主要承担加固坡脚以及连接各肋板墙，加强肋板墙的抗滑稳定性的作用；墙后碎石变形协调层可以通过变形消散一部分膨胀力和卸荷力；墙底片石挤密层可以加大与地基土的摩擦系数，提高支护结构抗滑移稳定性。

由于膨胀土特有的膨胀性和超固结性，膨胀土边坡在开挖后会产生较大的膨胀变形和卸荷变形，在膨胀土的变形不能被释放的情况下，就会产生较大的膨胀力和卸荷力，会对支挡结构产生很大的力，所以在考虑膨胀土稳定性时，不能够忽视这一部分力对稳定性的影响，根据相关文献，膨胀土的膨胀力与卸荷力与土体含水量的变化、上覆压力以及深度有关。具体膨胀力公式如下：

F＝a△ωh²＝a(ω-ω₀)h²

式中：a为膨胀力膨胀参数，其方向为垂直于临空面；△ω为含水量变化量；h为深度。

膨胀力公式反映了膨胀土的膨胀潜势与深度的关系，深度越大，其膨胀潜势就越大；膨胀力的大小与含水率的增加之间的关系，含水率增加的越大，其膨胀力就越大。可知，膨胀土边坡的膨胀力是一个不可忽视的力，所以在计算支挡结构的稳定性时，必须要考虑膨胀力。据上段所述对支护结构每部分分别进行验算如下：

(1)肋板墙负责结构的抗倾覆稳定性，故对肋板墙进行抗倾覆稳定性验算，抗倾覆稳定性是指它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力，用抗倾抗倾覆稳定系数K₀表示，即对墙趾的稳定力矩∑M_y之和与倾覆力矩∑M₀之和的比值，如下所示：

K₀＝∑M_y/∑M₀

∑M_y＝GZ_G+E_yZ_y+E_pZ_p

∑M₀＝E_xZ_x

式中：∑M_y为各荷载对墙趾点的稳定力矩之和(kN·m)；

∑M₀为各荷载对墙趾点的倾覆力矩之和(kN·m)；

Z_G,Z_y,Z_p,Z_x为相应各力对墙趾点的力臂(m)。

对肋板墙进行计算，其抗倾覆稳定性系数为8.9，大于抗倾覆稳定性安全系数1.5，但由于膨胀土卸荷、遇水膨胀产生膨胀变形以及肋板墙为不连续结构，这些因素会使得墙背土压力增大，故需对计算的土压力乘以土压力增大系数，取4，重新计算得抗倾覆稳定性系数为2.9，仍大于抗倾覆稳定性安全系数，故有效保证了支护结构的抗倾覆稳定性。

(2)肋板墙和裙墙共同负责结构的抗滑移稳定性，故对结构进行抗滑移稳定性验算。挡土墙结构的抗滑移稳定性是指在土压力和其他外荷载作用下，基底摩擦阻力抵抗挡土墙滑移的能力，用抗滑移稳定系数K_C表示，即作用于挡土墙结构的抗滑力与实际下滑力之比，一般情况下为：

K_C＝(μ∑N+E_p)/E_x

ΣN＝G+E_y

式中：∑N为作用于基底的竖向力之和(kN)，即挡土墙自重G和墙背主动土压力的竖向分量；μ为基底摩擦系数，本次计算取0.4(墙底为片石挤密层，与基底土之间摩擦系数为0.4)。

对肋板墙进行计算，由于膨胀土卸荷、遇水膨胀产生膨胀变形以及肋板墙为不连续结构，这些因素会使得墙背土压力增大，但同时由于裙墙连接了肋板墙，并且提供了很大的抗滑力。综合考量后计算得抗滑移稳定性系数为1.9，大于抗滑移稳定性安全系数，故有效保证了支护结构的抗滑移稳定性。

(3)墙底片石挤密层，通过片石与基底土的摩擦作用，从而加强了结构的抗滑稳定性，与不加片石挤密层的结构相比，其将基底摩擦系数由0.2～0.25提高至0.4，即片石挤密层几乎提高了一倍的结构的抗滑稳定性。

由此可知，相较于传统的挡土结构，该支护结构的特点在于功能更全，安全性越高，同时也更为经济。对于膨胀土边坡这样易破坏，难处治的边坡，有着更好的防护效果，以及相较于其他防护方式而言具有更大的优势，是一种有很大工程意义的防护措施。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种膨胀土边坡支护结构，其特征在于，包括若干个分级边坡，在每个分级边坡的坡顶处设有边坡平台，在每个分级边坡的坡脚处均设有肋板墙和裙墙，所述肋板墙有若干个，沿分级边坡纵向间隔布置，所述裙墙设于肋板墙前侧，沿分级边坡纵向延伸，并且所述裙墙与所述肋板墙前侧形成刚性连接，所述肋板墙后侧设有变形协调层，所述肋板墙下侧设有挤密层，所述挤密层横向铺设至裙墙和变形协调层下方。

2.根据权利要求1所述的膨胀土边坡支护结构，其特征在于，所述肋板墙上设有倾斜的墙面，且墙面与分级边坡的坡面重合。

3.根据权利要求2所述的膨胀土边坡支护结构，其特征在于，所述肋板墙厚度为1～1.5m，顶面宽度≥0.8m，底面宽度≥1m。

4.根据权利要求3所述的膨胀土边坡支护结构，其特征在于，所述肋板墙顶面至边坡平台的高度不大于分级边坡高度的1/2，肋板墙底面埋深≥1.2m。

5.根据权利要求1-4之一所述的膨胀土边坡支护结构，其特征在于，同一分级边坡上的相邻肋板墙中心间距为6～8m。

6.根据权利要求5所述的膨胀土边坡支护结构，其特征在于，相邻分级边坡的肋板墙错位布置。

7.根据权利要求1-4之一所述的膨胀土边坡支护结构，其特征在于，所有的分级边坡坡度相同。

8.根据权利要求7所述的膨胀土边坡支护结构，其特征在于，所述分级边坡坡度为1:0.75～1:1.5，且每个分级边坡高度不大于4m。

9.根据权利要求1-4之一所述的膨胀土边坡支护结构，其特征在于，所述分级边坡的坡面喷射有水泥土。

10.根据权利要求1-4之一所述的膨胀土边坡支护结构，其特征在于，所述裙墙深度大于当地大气影响急剧层深度。

Images